(57)【要約】【課題】  小型化、軽量化、耐久性の向上を図ることができるとともに、シャフトトラニオンとネジ結合されている場合でも、そのネジ部に遅れ破壊を生じさせず、傾転軸受部の十分な硬さを確保できるトラニオンの製造方法及びそのようなトラニオンを備えたトロイダル型無段変速機を提供する。【解決手段】  本発明のトロイダル型無段変速機において、トラニオン６は、枢軸５を両側に形成して成る芯部６ａと、枢軸５の外面を形成し且つ枢軸５を揺動自在に軸支する軸受１０９上で転動する転送表面部１００と、トラニオン６をその枢軸５周りに揺動させるためのシャフトトラニオン２９と螺合するネジ結合部１０４とを有し、トラニオン６の転送表面部１００の表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下、ネジ結合部１０４の表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３８以下、芯部６ａの硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下に設定されている。【選択図】      図１
2005265088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転トルクが入力される入力軸と、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に前記入力軸に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捩れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンに支持され且つ前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワ−ロ−ラとを備え、前記トラニオンは、前記枢軸を両側に形成して成る芯部と、前記枢軸の外面を形成し且つ前記枢軸を揺動自在に軸支する軸受上で転動する転送表面部と、トラニオンをその枢軸周りに揺動させるためのシャフトトラニオンと螺合するネジ結合部とを有しているトロイダル型無段変速機において、
前記トラニオンの前記転送表面部の表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下、前記ネジ結合部の表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３８以下、前記芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下に設定されていることを特徴とするトロイダル型無段変速機。
【請求項２】
前記転送表面部に高周波焼き入れを施し、前記ネジ結合部に高周波焼鈍を施したことを特徴とする請求項１に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項３】
前記転送表面部の有効硬化層深さは、前記枢軸を揺動自在に軸支する前記軸受の転動体の直径の２％以上部材肉厚の半分以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項４】
前記トラニオンが合金鋼から成り、その合金鋼に含まれる炭素濃度が０．２５重量％以上１．３重量％以下に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のトロイダル型無段変速機。
【請求項５】
回転トルクが入力される入力軸と、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に前記入力軸に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捩れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンに支持され且つ前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワ−ロ−ラとを備え、前記トラニオンは、前記枢軸を両側に形成して成る芯部と、前記枢軸の外面を形成し且つ前記枢軸を揺動自在に軸支する軸受上で転動する転送表面部と、トラニオンをその枢軸周りに揺動させるためのシャフトトラニオンと螺合するネジ結合部とを有しているトロイダル型無段変速機における前記トラニオンの製造方法において、
前記芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下となるような焼鈍を施し、
前記焼鈍後、前記転送表面部に対してその表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下となるように高周波誘導加熱による焼き入れを施し、
前記焼き入れ後、前記ネジ結合部に対してその表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下となるように高周波誘導加熱による焼鈍を施す、
ことを特徴とする製造方法。
【請求項６】
前記ネジ結合部に対して高周波誘導加熱による焼鈍を行なう際、高周波誘導加熱による焼き入れが既に施された前記転送表面部を冷却することを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
回転トルクが入力される入力軸と、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に前記入力軸に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捩れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンに支持され且つ前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワ−ロ−ラとを備え、前記トラニオンは、前記枢軸を両側に形成して成る芯部と、前記枢軸の外面を形成し且つ前記枢軸を揺動自在に軸支する軸受上で転動する転送表面部と、トラニオンをその枢軸周りに揺動させるためのシャフトトラニオンと螺合するネジ結合部とを有しているトロイダル型無段変速機における前記トラニオンの製造方法において、
前記芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下となるような焼鈍を施し、
前記焼鈍後、前記ネジ結合部に対してその表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下となるように高周波誘導加熱による焼鈍を施し、
前記高周波誘導加熱による焼鈍後、前記転送表面部に対してその表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下となるように高周波誘導加熱による焼き入れを施す、
ことを特徴とする製造方法。
【請求項８】
回転トルクが入力される入力軸と、それぞれの内側面同士を互いに対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に前記入力軸に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捩れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンに支持され且つ前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワ−ロ−ラとを備え、前記トラニオンは、前記枢軸を両側に形成して成る芯部と、前記枢軸の外面を形成し且つ前記枢軸を揺動自在に軸支する軸受上で転動する転送表面部と、トラニオンをその枢軸周りに揺動させるためのシャフトトラニオンと螺合するネジ結合部とを有しているトロイダル型無段変速機における前記トラニオンの製造方法において、
前記芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下となるような焼鈍を施し、
前記焼鈍後、前記転送表面部に対してその表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下となるように高周波誘導加熱による焼き入れを施すと同時に、その余熱で、前記ネジ結合部に対してその表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下となるように焼鈍を行なう、
ことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械の変速機として利用可能なトロイダル型無段変速機、および、トロイダル型無段変速機を構成するトラニオンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用変速機として、図８および図９に略示するようなトロイダル型無段変速機を使用することが一部で実施されている。このトロイダル型無段変速機は、入力軸１と同心に入力側ディスク２を支持し、入力軸1と同心に配置された出力軸３の端部に、出力側ディスク４を固定している。トロイダル型無段変速機を納めたケーシングの内側には、入力軸１並びに出力軸３に対し捻れの位置にある枢軸５，５を中心として揺動するトラニオン６，６が設けられている。
【０００３】
また、各枢軸５，５を中心として各トラニオン６，６を揺動させることにより、これら各トラニオン６，６の中央部に支持された変位軸９の傾斜角度を調節できるようになっている。また、各トラニオン６，６の内側面から突出する変位軸９の先端部の周囲には、パワーローラ１１が回転自在に支持されており、各パワーローラ１１，１１は、入力側および出力側の両ディスク２，４の間に挟持されている。なお、各変位軸９，９の基端部と先端部は、互いに偏心している。
【０００４】
入力側および出力側の両ディスク２，４の互いに対向する内側面２ａ，４ａの断面はそれぞれ、枢軸５を中心とする円弧或いはこのような円弧に近い曲線を回転させて得られる凹面を成している。そして、球状の凸面に形成された各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａが各内側面２ａ，４ａに当接されている。
【０００５】
入力軸1と入力側ディスク２との間には、ローディングカム式の押圧装置１２が設けられている。この押圧装置１２は、入力側ディスク２を出力側ディスク４に向けて弾性的に押圧している。また、押圧装置１２は、入力軸１と共に回転するカム板（ローディングカム）１３と、保持器１４により保持された複数個(例えば４個)のローラ１５，１５とから構成されている。また、カム板１３の片側面(図８および図９の左側面)には、周方向に亙って凹凸面であるカム面１６が形成され、入力側ディスク２の外側面(図８および図９の右側面)にも同様のカム面１７が形成されている。そして、複数個のローラ１５，１５は、入力軸１に対して放射方向に延びる軸を中心に回転できるように、支持されている。
【０００６】
このような構成のトロイダル型無段変速機においては、入力軸１を回転させると、その回転に伴ってカム板１３が回転し、カム面１６によって複数個のローラ１５，１５が、入力側ディスク２の外側面に設けられたカム面１７に押圧される。この結果、入力側ディスク２が複数のパワーローラ１１，１１に押圧されると同時に、1対のカム面１６，１７と複数個のローラ１５，１５の転動面との押し付け合いに基づいて、入力側ディスク２が回転する。そして、この入力側ディスク２の回転が、各パワーローラ１１，１１を介して、出力側ディスク４に伝達され、この出力側ディスク４に固定された出力軸３が回転する。
【０００７】
入力軸１と出力軸３との回転速度を変える場合であって、入力軸１と出力軸３との間で減速を行なう場合には、枢軸５，５を中心として各トラニオン６，６を揺動させ、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａが、図８に示すように、入力側ディスク２の内側面２ａの中心寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの外周寄り部分とにそれぞれ当接するように、各変位軸９，９を傾斜させる。
【０００８】
反対に、増速を行なう場合には、各トラニオン６，６を揺動させ、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａが、図９に示すように、入力側ディスク２の内側面２ａの外周寄り部分と出力側ディスク４の内側面４ａの中心寄り部分とにそれぞれ当接するように、各変位軸９，９を傾斜させる。各変位軸９，９の傾斜角度を図８と図９との中間にすれば、入力軸1と出力軸３との間で、中間の変速比が得られる。
【０００９】
更に、図１０および図１１は、より具体化されたトロイダル型無段変速機を示している。入力側ディスク２および出力側ディスク４はそれぞれ、円管状の入力軸１８の周囲に、ニードル軸受１９，１９を介して、回転自在および軸方向に変位自在に支持されている。また、ローディングカム式の押圧装置１２を構成するためのカム板１３は、入力軸１８の端部(図１０の左端部)の外周面にスプライン係合され、鍔部２０によって入力側ディスク２から離れる方向への移動が阻止されている。また、出力側ディスク４には出力歯車２１がキー２２，２２により結合されており、これら出力側ディスク４と出力歯車２１とが同期して回転するようになっている。
【００１０】
入力軸１８に対し捻れの位置にある枢軸（傾転軸）５，５を中心として揺動する各トラニオン６，６は、支持板部７の長手方向(図１１の左右方向)の両端部に、この支持板部７の内側面側に折れ曲がる状態で形成された一対の折れ曲がり壁部８，８を有している。そして、この折れ曲がり壁部８，８によって、トラニオン６には、後述するパワーローラ１１を収容するための凹状のポケット部Ｐが形成される。また、各折れ曲がり壁部８，８の外側面(支持板部７と反対側の面)には、各枢軸５，５が互いに同心的に設けられている。
【００１１】
トラニオン６，６の両端部はそれぞれ、一対の支持板２３，２３に対して揺動自在および軸方向(図１０の表裏方向、図１１の左右方向)に変位自在に支持されている。そして、各トラニオン６，６を構成する支持板部７の中央部に形成された円孔１０には、基端部９ａと先端部９ｂとが互いに平行で且つ偏心した変位軸９の基端部９ａが、回転自在に支持されている。また、各支持板部７の内側面から突出する各変位軸９の先端部９ｂの周囲には、パワーローラ１１が回転自在に支持されている。
【００１２】
なお、一対のトラニオン６，６毎に設けられた一対の変位軸９，９は、入力軸１８に対し、互いに１８０度反対側の位置に設けられている。また、これらの各変位軸９，９の先端部９ｂが基端部９ａに対して偏心している方向は、入力側および出力側の両ディスク２，４の回転方向に対して同方向(図１１で左右逆方向)となっている。また、偏心方向は、入力軸１８の配設方向に対して略直交する方向となっている。したがって、各パワーローラ１１，１１は、入力軸１８の長手方向に若干変位できるように支持される。その結果、押圧装置１２が発生するスラスト荷重に基づく各構成部材の弾性変形等に起因して、各パワーローラ１１，１１が入力軸１８の軸方向に変位する傾向となった場合でも、各構成部材に無理な力が加わらず、この変位が吸収される。
【００１３】
また、各パワーローラ１１，１１の外側面と各トラニオン６，６を構成する支持板部７の内側面との間には、パワーローラ１１の外側面の側から順に、スラスト転がり軸受であるスラスト玉軸受２４と、スラストニードル軸受２５とが設けられている。このうち、スラスト玉軸受２４は、各パワーローラ１１に加わるスラスト方向の荷重を支承しつつ、これら各パワーローラ１１の回転を許容するものである。このようなスラスト玉軸受２４はそれぞれ、複数個ずつの玉２６，２６と、これら各玉２６，２６を転動自在に保持する円環状の保持器２７と、円環状の外輪２８とから構成されている。また、各スラスト玉軸受２４の内輪軌道は各パワーローラ１１の外側面に、外輪軌道は各外輪２８の内側面にそれぞれ形成されている。
【００１４】
更に、各トラニオン６，６の一方の枢軸５(図１１の左端部)にはそれぞれ駆動ロッドとしてのシャフトトラニオン２９が結合されており、各シャフトトラニオン２９の中間部外周面に駆動ピストン３０が固設されている。そして、これら各駆動ピストン３０はそれぞれ、駆動シリンダ３１内に油密に嵌装されている。
【００１５】
このように構成されたトロイダル型無段変速機の場合、入力軸１８の回転は、押圧装置１２を介して、入力側ディスク２に伝えられる。そして、この入力側ディスク２の回転が、一対のパワーローラ１１，１１を介して出力側ディスク４に伝えられ、更にこの出力側ディスク４の回転が、出力歯車２１より取り出される。
【００１６】
入力軸１８と出力歯車２１との間の回転速度比を変える場合には、一対の駆動ピストン３０，３０を互いに逆方向に変位させる。これら各駆動ピストン３０，３０の変位に伴って、一対のトラニオン６，６が互いに逆方向に変位する。例えば、図１１の下側のパワーローラ１１が同図の右側に、同図の上側のパワーローラ１１が同図の左側にそれぞれ変位する。その結果、これら各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと入力側ディスク２及び出力側ディスク４の内側面２ａ，４ａとの当接部に作用する接線方向の力の向きが変化する。そして、この力の向きの変化に伴って、各トラニオン６，６が、支持板２３，２３に枢支された枢軸５，５を中心として、互いに逆方向に揺動する。
【００１７】
その結果、前述の図８および図９に示したように、各パワーローラ１１，１１の周面１１ａ，１１ａと各内側面２ａ，４ａとの当接位置が変化し、入力軸１８と出力歯車２１との間の回転速度比が変化する。また、これら入力軸１８と出力歯車２１との間で伝達するトルクが変動し、各構成部材の弾性変形量が変化すると、各パワーローラ１１，１１及びこれら各パワーローラ１１に付属の外輪２８が、各変位軸９の基端部９ａを中心として僅かに回動する。これら各外輪２８の外側面と各トラニオン６を構成する支持板部７の内側面との間には、各スラストニードル軸受２５が存在するため、前記回動は円滑に行なれる。したがって、前述のように各変位軸９，９の傾斜角度を変化させるための力が小さくて済む。
【００１８】
ところで、以上のようなトロイダル型無段変速機において、トラニオン６は、パワーローラ１１から大きな荷重を受けるため、ずぶ焼き入れを行なうと、疲労強度が低下してしまう。そのため、通常、硬度が要求される部位のみに高周波焼き入れが施される。図１２にはトラニオン６が単体で示されているが、トラニオン６において、機能上、硬度が要求される部位は、傾転軸受の軌道面部、すなわち、支持板２３にラジアルニードル軸受を介して軸支される枢軸（傾転軸）５の転送表面部１００であり、また、傾転ストッパとの当たり部１０２である。このうち、転送表面部１００は、パワーローラ１１から入力される大きな荷重（条件によっては４tonを超える）を受けるため、高周波焼き入れが施されて耐久寿命が確保される。一方、傾転ストッパの当たり部１０２は、摩耗や塑性変形が起きると所定の変速範囲を保持できなくなるため、高周波焼き入れが施されて所定の硬度が確保される（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。なお、高周波焼き入れが施されないトラニオン６の部位は、焼鈍が施され、硬さがＨＲＣ２０〜４５程度に調整される。
【００１９】
【特許文献１】特開平１１−１３２３０２号公報
【特許文献２】特開平１１−２０１２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
前述したトロイダル型無段変速機において、トラニオン６とシャフトトラニオン２９とがネジによって結合されている場合には、そのネジ部において遅れ破壊が懸念される。そのため、このネジ部に焼鈍を施して、硬さをＨＲＣ２０〜３８程度に調整することにより、遅れ破壊に対する感度を低下させることが一般に行なわれる。したがって、このことと、前述したトラニオンの硬度設定とを勘案すると、トラニオン６に対してシャフトトラニオン２９をネジ結合する構造においては、トラニオン６の硬度をＨＲＣ２０〜３８程度に調整することが好ましいと言える。
【００２１】
しかしながら、トラニオン６の硬度を余りにも低く設定してしまうと、今度は、トラニオン６が大きな応力の作用下で破壊されないように、トラニオン６を大型化せざるを得なくなる。無段変速機においては、伝達トルク容量の向上と共に、部材の軽量化や小型化が求められているが、従来の加工法および硬度設定では、これらの目的を達成することが困難である。
【００２２】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、小型化、軽量化、耐久性の向上を図ることができるとともに、シャフトトラニオンとネジ結合されている場合でも、そのネジ部に遅れ破壊を生じさせず、傾転軸受部の十分な硬さを確保できるトラニオンの製造方法及びそのようなトラニオンを備えたトロイダル型無段変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のトロイダル型無段変速機は、互いに同心的に且つ回転自在に前記入力軸に支持された入力側ディスクおよび出力側ディスクと、前記入力側ディスクおよび前記出力側ディスクの中心軸に対して捩れの位置にある枢軸を中心として揺動するトラニオンと、このトラニオンに支持され且つ前記入力側ディスクと前記出力側ディスクとの間に挟持されたパワ−ロ−ラとを備え、前記トラニオンは、前記枢軸を両側に形成して成る芯部と、前記枢軸の外面を形成し且つ前記枢軸を揺動自在に軸支する軸受上で転動する転送表面部と、トラニオンをその枢軸周りに揺動させるためのシャフトトラニオンと螺合するネジ結合部とを有しているトロイダル型無段変速機であって、前記トラニオンの前記転送表面部の表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下、前記ネジ結合部の表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３８以下、前記芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下に設定されていることを特徴とする。
【００２４】
この請求項１に記載された発明においては、前記トラニオンの前記転送表面部の表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下、前記ネジ結合部の表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３８以下、前記芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下に設定されているため、転送表面部の剥離等の不具合、ネジ結合部の遅れ破壊、トラニオンの疲労による破壊を抑制することができるだけでなく、伝達トルクの向上と共に、部材の小型化や軽量化を達成することができる。なお、ネジ結合部の遅れ破壊に対する感受性を低下させるためには、ネジ結合部の表面硬さをＨＲＣ３０以下とすることが好ましい。
【００２５】
上記構成においては、請求項２に記載されるように、前記転送表面部に高周波焼き入れを施し、前記ネジ結合部に高周波焼鈍を施すことが好ましい。
【００２６】
また、請求項３に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記転送表面部の有効硬化層深さは、前記枢軸を揺動自在に軸支する前記軸受の転動体の直径の２％以上部材肉厚の半分以下であることを特徴とする。
【００２７】
この請求項３に記載された発明においては、前記転送表面部の有効硬化層深さが、前記軸受の転動体の直径の２％以上であるため、接触点の深さ方向に発生する剪断応力による塑性変形や疲労破壊を抑制することができる。なお、ここで、「有効硬化層深さ」とは、ＨＲＣ５５以上の硬さを持つ深さを意味している。
【００２８】
また、請求項４に記載のトロイダル型無段変速機は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記トラニオンが合金鋼から成り、その合金鋼に含まれる炭素濃度が０．２５重量％以上１．３重量％以下に設定されていることを特徴とする。
【００２９】
この請求項４に記載された発明においては、トラニオンの合金鋼に含まれる炭素濃度が０．２５重量％以上に設定されているため、高周波焼き入れにおいてＨＲＣ５５以上を実現することができる。
【００３０】
また、請求項５に記載のトラニオンの製造方法は、芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下となるような焼鈍を施し、前記焼鈍後、前記転送表面部に対してその表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下となるように高周波誘導加熱による焼き入れを施し、前記焼き入れ後、前記ネジ結合部に対してその表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下となるように高周波誘導加熱による焼鈍を施すことを特徴とする。
【００３１】
この請求項５に記載された発明においても、請求項１に記載された発明と同様に、前記トラニオンの前記転送表面部の表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下、前記ネジ結合部の表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下、前記芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下に設定されているため、転送表面部の剥離等の不具合、ネジ結合部の遅れ破壊、トラニオンの疲労による破壊を抑制することができるだけでなく、伝達トルクの向上と共に、部材の小型化や軽量化を達成することができる。
【００３２】
また、請求項６に記載のトラニオン製造方法は、請求項５に記載された発明において、前記ネジ結合部に対して高周波誘導加熱による焼鈍を行なう際、高周波誘導加熱による焼き入れが既に施された前記転送表面部を冷却することを特徴とする。
【００３３】
この請求項６に記載された発明においては、ネジ結合部の焼鈍と同時に、焼き入れ済みの転送表面部を冷却するため、焼き入れされた転送表面部が焼き戻されて所定の硬さが得られなくなるといった熱影響による不具合を抑制することができる。
【００３４】
また、請求項７に記載のトラニオン製造方法は、芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下となるような焼鈍を施し、前記焼鈍後、前記ネジ結合部に対してその表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下となるように高周波誘導加熱による焼鈍を施し、前記高周波誘導加熱による焼鈍後、前記転送表面部に対してその表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下となるように高周波誘導加熱による焼き入れを施すことを特徴とする。
【００３５】
この請求項７に記載された発明においては、転送表面部の高周波焼き入れに先立って、ネジ結合部の高周波誘導加熱による焼鈍が成されるため、焼鈍の際に焼き入れが施されている転送表面部の焼き戻りを抑制するような考慮を行なう必要がない。ただし、高周波焼き入れを行なう際には、焼鈍が施されたネジ結合部が焼き入れされないように高周波焼き入れの条件を決める必要がある。
【００３６】
また、請求項８に記載のトラニオン製造方法は、芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下となるような焼鈍を施し、前記焼鈍後、前記転送表面部に対してその表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下となるように高周波誘導加熱による焼き入れを施すと同時に、その余熱で、前記ネジ結合部に対してその表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下となるように焼鈍を行なうことを特徴とする。
【００３７】
この請求項８に記載された発明においては、転送表面部の焼き入れの際の余熱でネジ結合部の焼鈍を行なうため、製造工程を簡略化できる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のトロイダル型無段変速機およびトラニオン製造方法は、トラニオンの転送表面部の表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下、ネジ結合部の表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３８以下、芯部の硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下に設定されているため、トラニオンの小型化、軽量化、耐久性の向上を図ることができる。また、トラニオンとシャフトトラニオンとのネジ結合部に遅れ破壊を生じさせず、傾転軸受部（枢軸の軸受部）の十分な硬さを確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の特徴は、トラニオンの性状および製造方法にあり、その他の構成および作用は前述した従来の構成および作用と同様であるため、以下においては、本発明の特徴部分についてのみ言及し、それ以外の部分については、図８〜図１２と同一の符号を付してその詳細な説明を省略することにする。
【００４０】
図１は、本発明の実施形態に係るトラニオン６の性状（硬さ設定）を模式的に示している。図示のように、実施形態に係るトラニオン６は、合金鋼から成り、枢軸（傾転軸）５を両側に形成して成る芯部６ａと、枢軸５の外面を形成し且つ枢軸５を揺動自在に軸支する軸受１０９上で転動する転送表面部１００と、トラニオン６をその枢軸５周りに揺動させるためのシャフトトラニオン２９と螺合するネジ結合部１０４とを有するとともに、転送表面部１００の表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下、ネジ結合部１０４の表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３８以下（好ましくはＨＲＣ３０以下）、芯部６ａの硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下に設定されている。
【００４１】
転送表面部（傾転軸受軌道面）１００にはパワーローラ１１からの大きな荷重が作用し、また、枢軸（傾転軸）５はトラニオン６を傾転させて変速をスムーズに行なわせるため、軸受１０９には主にラジアルニードル軸受が使用される。この場合、枢軸５の転送表面部１００は軸受１０９と点接触または線接触するため、作用する面圧が高い。そのため、本実施形態では、転送表面部１００の表面硬さがＨＲＣ５５以上に設定されている。なお、一般的な鉄鋼材料に硬化熱処理を施した場合、ＨＲＣ６８を越えた硬さを得るのは困難であり、これを越えた硬さを得ようとすると、特殊な方法を用いる必要があり、コスト高になる虞があるため、上限はＨＲＣ６８とする。また、接触点の深さ方向に発生する剪断応力による塑性変形や疲労破壊を抑制するため、本実施形態では、転送表面部１００の有効硬化層深さ（ＨＲＣ５５以上の硬さを持つ深さ）が、枢軸５を揺動自在に軸支する軸受１０９の転動体（コロまたは玉）の直径の２％以上に設定されている。なお、部材肉厚の半分を越えて有効硬化層が形成された場合、部材の内側にあるネジ部の表面硬度がＨＲＣ３８を越える虞がある。また、ネジ結合部１０４の表面硬さはＨＲＣ１５を下回るとネジ部の機械的強度が低下するため、下限をＨＲＣ１５とする。また、芯部６ａの硬さはＨＲＣ４５を上回ると切削、研削等の加工が困難となるため、上限はＨＲＣ４５とする。
【００４２】
図２は、以上説明したトラニオン６の性状を実現するための製造方法の第１の例を示している。すなわち、まず、鍛造（削り加工でも良い）によってトラニオン６を形成する（ステップＡ）。続いて、芯部６ａの硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ３８以下となるような条件下で焼鈍を行なう（ステップＢ）。この焼鈍後、前加工（切削加工等）を行なう（ステップＣ）とともに、転送表面部１００に対してその表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下となるように高周波（例えば高周波誘導加熱）による焼き入れを施す（ステップＤ）。そして、この焼き入れ後、ネジ結合部１０４に対してその表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下となるように高周波誘導加熱による焼鈍を施して（ステップＥ）、後加工（研削、研磨加工等）を行なう（ステップＦ）。
【００４３】
この第１の例は、焼鈍条件をＨＲＣ３０以上、ＨＲＣ３８以下となるようにしたものである。なお、この第１の例において、ネジ結合部１０４の硬さをＨＲＣ３０以下にしない場合には、ステップＥを行なわなくても良い。また、高硬度を必要とされる転送表面部１００以外の部位、例えば傾転ストッパ部１０２（図１２参照）に高周波焼き入れを施しても良い。また、高周波焼き入れによってＨＲＣ５５以上を実現するためには、トラニオン６の合金鋼に含まれる炭素濃度を０．２５重量％以上に設定することが好ましい。なお、炭素濃度が、１．３重量％を越えると、部材の共晶炭化物が粗大化し、高周波焼入れ性が低下する（母相への炭化物の溶解が十分に行れない）だけでなく、粗大炭化物が応力集中源となり、使用中の部材の破損等が懸念されるため、炭素濃度の上限は１．３重量％以下とする。
【００４４】
図３は、トラニオン６の製造方法の第２の例を示している。すなわち、まず、鍛造（削り加工でも良い）によってトラニオン６を形成する（ステップＡ）。続いて、芯部６ａの硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下となるような条件下で焼鈍を行なう（ステップＢ’）。この焼鈍後、前加工（切削加工等）を行なう（ステップＣ）とともに、転送表面部１００に対してその表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下となるように高周波（例えば高周波誘導加熱）による焼き入れを施す（ステップＤ）。そして、この焼き入れ後、ネジ結合部１０４に対してその表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下となるように高周波誘導加熱による焼鈍を施すと同時に、高周波誘導加熱による焼き入れが既に施された転送表面部１００を冷却して（ステップＥ’）、後加工（研削、研磨加工等）を行なう（ステップＦ）。
【００４５】
図４は、この製造方法の第２の例におけるステップＥ’において、ネジ結合部１０４に高周波誘導加熱による焼鈍を施すための２つの方法を示している。図４の（ａ）に示す方法では、シャフトトラニオン２９が挿入されるネジ結合部１０４のネジ穴に加熱コイル１１６を挿入してネジ結合部１０４を高周波誘導加熱するとともに、転送表面部１００と対向するように配置されたパイプ１１４から冷媒１１２を転送表面部１００に対して吹き付けることにより、焼き入れが既に施された転送表面部１００を冷却するようにしている。一方、図４の（ｂ）に示す方法では、シャフトトラニオン２９が挿入されるネジ結合部１０４のネジ穴に加熱コイル１１６を挿入してネジ結合部１０４を高周波誘導加熱するとともに、冷媒１１２が循環するパイプ１１４を転送表面部１００と対向するように配置することにより、焼き入れが既に施された転送表面部１００を冷却するようにしている。
【００４６】
このように、図３および図４に示す製造方法では、トラニオン６の軽量化が図られ、ネジ結合部１０４および転送表面部１００の肉厚が薄くなることを考慮し、ネジ結合部１０４の焼鈍と同時に焼き入れ済みの転送表面部１００を冷却することにより、ステップＤで焼き入れされた転送表面部１００がネジ結合部１０４の焼鈍の際に焼き戻されて所定の硬さが得られなくなるといった熱影響による不具合を抑制するようにしている。なお、冷媒１１２は、固体、液体、気体のいずれであっても良く、これらを組み合わせた冷却方法も使用できる。なお、転送表面部１００以外の部位に高周波焼き入れを行なう場合には、ステップＣ〜ステップＦの間に行なうことが好ましい。
【００４７】
図５は、トラニオン６の製造方法の第３の例を示している。すなわち、まず、鍛造（削り加工でも良い）によってトラニオン６を形成する（ステップＡ）。続いて、芯部６ａの硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ３８以下となるような条件下で焼鈍を行なう（ステップＢ）。この焼鈍後、前加工（切削加工等）を行なう（ステップＣ）とともに、ネジ結合部１０４に対してその表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下となるように高周波誘導加熱による焼鈍を施す（ステップＥ）。そして、この焼鈍後、転送表面部１００に対してその表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下となるように高周波（例えば高周波誘導加熱）による焼き入れを施し（ステップＤ）、後加工（研削、研磨加工等）を行なう（ステップＦ）。
【００４８】
この第３の例の製造方法では、転送表面部１００の高周波焼き入れに先立って、ネジ結合部１０４の高周波誘導加熱による焼鈍が成されるため、焼鈍の際に焼き入れが施されている転送表面部１００の焼き戻りを抑制するような考慮を行なう必要がない。ただし、高周波焼き入れを行なう際には、焼鈍が施されたネジ結合部１０４が焼き入れされないように高周波焼き入れの条件を決める必要がある。また、場合によっては、高周波焼き入れと同時に冷却を行なうことが好ましい。例えば、図６の（ａ）に示すように、転送表面部１００の周囲に加熱コイル１２０を巻回して転送表面部１００に対して高周波焼き入れを行なうと共に、シャフトトラニオン２９が挿入されるネジ結合部１０４のネジ穴に、冷媒が循環するパイプ１２１を通して冷却を行なう。あるいは、図６の（ｂ）に示すように、転送表面部１００の周囲に加熱コイル１２０を巻回して転送表面部１００に対して高周波焼き入れを行なうと共に、シャフトトラニオン２９が挿入されるネジ結合部１０４のネジ穴にパイプ１２１を通し、このパイプ１２１から冷媒をネジ結合部１０４に対して吹き付けることにより冷却を行なう。また、転送表面部１００の周囲に配置される加熱コイル１２０は、トラニオン６の芯部６ａへ向かって広範囲に焼き入れできるように、広い範囲にわたって配置されていても良い（図６の（ｃ）参照）。
【００４９】
図７は、トラニオン６の製造方法の第４の例を示している。すなわち、まず、鍛造（削り加工でも良い）によってトラニオン６を形成する（ステップＡ）。続いて、芯部６ａの硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ３８以下となるような条件下で焼鈍を行なう（ステップＢ）。この焼鈍後、前加工（切削加工等）を行ない（ステップＣ）、その後、転送表面部１００に対してその表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下となるように高周波誘導加熱による焼き入れを施すと同時に、その余熱で、ネジ結合部１０４に対してその表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３０以下となるように焼鈍を行なう（ステップ（Ｄ−Ｅ））。そして、最後に、後加工（研削、研磨加工等）を行なう（ステップＦ）。
【００５０】
このような方法では、転送表面部１００の焼き入れの際の余熱でネジ結合部１０４の焼鈍を行なうため、製造工程を簡略化できる。
【００５１】
以上のように、本実施形態では、トラニオン６の転送表面部１００の表面硬さがＨＲＣ５５以上ＨＲＣ６８以下、ネジ結合部１０４の表面硬さがＨＲＣ１５以上ＨＲＣ３８以下、芯部６ａの硬さがＨＲＣ３０以上ＨＲＣ４５以下に設定されているため、転送表面部１００の剥離等の不具合、ネジ結合部１０４の遅れ破壊、トラニオン６の疲労による破壊を抑制することができるだけでなく、伝達トルクの向上と共に、部材の小型化や軽量化を達成することができる。なお、ネジ結合部１０４の遅れ破壊に対する感受性を低下させるためには、ネジ結合部１０４の表面硬さをＨＲＣ３０以下ＨＲＣ４５以下とすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、シングルキャビティ型やダブルキャビティ型等の様々なタイプのトロイダル型無段変速機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係るトラニオンの性状（硬さ設定）を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るトラニオンの性状を実現するための製造方法の第１の例を示す工程ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るトラニオンの性状を実現するための製造方法の第２の例を示す工程ブロック図である。
【図４】図３の工程ブロック図におけるステップＥ’の実施例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係るトラニオンの性状を実現するための製造方法の第３の例を示す工程ブロック図である。
【図６】図３の工程ブロック図におけるステップＤの変形例を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係るトラニオンの性状を実現するための製造方法の第４の例を示す工程ブロック図である。
【図８】従来から知られている基本的構成を最大減速時の状態で示す側面図である
【図９】従来から知られているトロイダル型無段変速機の基本的構成を最大増速時の状態で示す側面図である。
【図１０】従来の具体的構造の一例を示す断面図である。
【図１１】図１０のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図１２】（ａ）はトラニオン単体の断面図、（ｂ）はトラニオンの正面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  入力軸
２    入力側ディスク
４    出力側ディスク
５    枢軸
６    トラニオン
６ａ    芯部
１１    パワーローラ
２９    シャフトトラニオン
１００    転送表面部
１０４    ネジ結合部
１０９    軸受
【図１】
2005265088.tif 000003
【図２】
2005265088.tif 000004
【図３】
2005265088.tif 000005
【図４】
2005265088.tif 000006
【図５】
2005265088.tif 000007
【図６】
2005265088.tif 000008
【図７】
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【図８】
2005265088.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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